مجلة مفتوحة الوصول

المجلة الدولية للعلوم والتقنية

International Science and Technology Journal

ISSN: 2519-9854 (Online)

ISSN: 2519-9846 (Print)

DOI: www.doi.org/10.62341/ISTJ

مجلة علمية محكّمة تهتم بنشر البحوث والدراسات في مجال العلوم التطبيقية، تصدر دورياً تحت إشراف نخبة من الأساتذة

ينشرها

تحت إشراف

Troubleshooting Techniques for Electric Submersible Pumps (ESPs)

الباحث(ون):
  • Ibrahim Salim masoud mohamd
  • Abuladeem Basher Alrabee
  • Rashid H Abugoffa
  • Ayat Abdulmajid Almabruk
  • Hannah Hamed Abozaid
المؤسسة:sabratha Faculty of Engineering, University of Sabratha, sabratha, libya
المجال:الهندسة الكيميائية و هندسة النفط و الغاز
منشور في:العدد السادس و الثلاثون - يناير 2025
الملخص
المضخات الغاطسة الكهربائية (ESPs) تُعتبر حلاً مفضلاً على نطاق واسع لرفع النفط الصناعي، خاصة في الآبار ذات النسبة العالية من الماء إلى النفط. تبحث هذه الدراسة في تقنيات استكشاف الأخطاء وإصلاحها وطرق تحسين أداء الأنظمة التي تستخدم المضخات الغاطسة الكهربائية، مع التركيز على تطبيقات أجهزة معالجة الغاز المتقدمة (AGH) وأجهزة التحكم بسرعة المضخة (VSD). تتناول الدراسة حالتي استخدام: حقل واحة المزود بجهاز AGH وحقل السرير الذي يستخدم مضخة كبيرة الحجم. تشمل الأهداف الرئيسية الاستفادة من قدرات جهاز AGH لتقليل تكاليف الأنابيب وزيادة معدلات الإنتاج، بالإضافة إلى تحسين أداء المضخة الكبيرة مع تقييم تأثير الصمامات السطحية (chokes) على كفاءة استهلاك الطاقة للمضخات الغاطسة مقارنة بتعديلات سرعة المضخة باستخدام جهاز. VSDاعتمدت الدراسة على برنامج Prosper لمحاكاة الأداء وتقييمه، بالإضافة إلى قوانين التآلف لتحليل سلوك المضخات تحت ظروف متغيرة، مما أتاح تقديم رؤى قيمة. أشارت النتائج المتعلقة بحقل واحة إلى أن تثبيت جهاز AGH الحالي على عمق مضخة يبلغ 5,340 قدمًا غير ضروري، حيث يمكن إدارة نسبة الغاز إلى السائل بفعالية باستخدام مضخة قياسية. ومن المُوصى به نقل المضخة إلى عمق أقل يبلغ 2,800 قدم، مما يؤدي إلى تحقيق معدل إنتاج يبلغ 4,272.3 برميل يوميًا، مع التحكم في نسبة غاز تبلغ 39% ضمن قدرة جهاز AGH، بالإضافة إلى تحقيق وفورات كبيرة في تكاليف الكابلات والأنابيب.وفي حقل السرير، تم في البداية تنظيم أداء المضخة الكبيرة باستخدام صمام سطحي (choke) بحجم 36 بوصة لتحقيق معدل إنتاج مستهدف يبلغ 2,834 برميل نفط ثابت يوميًا (STB/d) عند ضغط رأس البئر يبلغ 150 رطلًا لكل بوصة مربعة. ومع ذلك، أثبت ضبط سرعة المضخة باستخدام جهاز VSD إلى 43.9 هرتز أنه أكثر كفاءة، حيث تم توفير ارتفاع إضافي يبلغ 616 قدمًا وتقليل استهلاك الطاقة، مما عزز الأداء التشغيلي دون الاعتماد على الصمامات السطحية. تُبرز هذه الدراسة فعالية تقنيات AGH وVSD في تحسين عمليات المضخات الغاطسة الكهربائية. وتشير النتائج إلى أن التعديلات الإستراتيجية على عمق المضخة وسرعتها يمكن أن تعزز بشكل كبير كفاءة الإنتاج وتخفض التكاليف التشغيلية، خاصة في البيئات ذات النسبة العالية من الماء إلى النفط........................ الكلمات المفتاحية:................ المضخة الغاطسة الكهربائية، جهاز معالجة الغاز المتقدم، جهاز التحكم بسرعة المضخة، الصمام السطحي.
Abstract
Electric Submersible Pumps (ESPs) are a widely preferred solution for artificial lift, particularly in high water-cut wells. This study investigates troubleshooting and optimization techniques for ESP installations, with a focus on the applications of Advanced Gas Handlers (AGH) and Variable Speed Drives (VSD). It examines two case studies: the Waha field equipped with an AGH and the Sarir field employing an oversized pump. The primary objectives include leveraging AGH capabilities to reduce tubing costs and enhance production rates, as well as optimizing oversized pump performance while evaluating the impact of surface chokes on ESP power efficiency compared to VSD adjustments. Using Prosper software for simulation and performance evaluation, along with Affinity laws to analyze pump behavior under varying conditions, the study offers valuable insights. Findings for the Waha field indicate that the current installation of the AGH at a pump depth of 5,340 ft is unnecessary, as the gas-liquid ratio can be effectively managed with a standard pump intake. Relocating the pump to a shallower depth of 2,800 ft is recommended, resulting in a production rate of 4,272.3 bbl/d, controlled gas fraction of 39% within AGH capacity, and significant cost savings on cable and tubing. In the Sarir field, an oversized pump was initially regulated using a 36" choke to achieve a target production rate of 2,834 STB/d at 150 psi wellhead pressure. However, adjusting the pump speed via VSD to 43.9 Hz proved more efficient, saving an excess head of 616 ft and reducing power consumption, thus enhancing operational performance without relying on surface chokes. This study underscores the effectiveness of AGH and VSD technologies in optimizing ESP operations. Strategic adjustments to pump depth and speed can significantly improve production efficiency and reduce operational costs, particularly in high water-cut environments........................... Keywords:............... Electric submersible pump, Advanced Gas Handler, Variable Speed Drive, Wellhead choke.